專利名稱：開關(guān)模式電源中的脈寬調(diào)制頻率抖動(dòng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)一實(shí)施例，本發(fā)明涉及開關(guān)調(diào)節(jié)器電源，且更具體而言，涉及在開關(guān)調(diào)節(jié)器 電源中的脈寬調(diào)制頻率抖動(dòng)。
背景技術(shù)：
在銷售開關(guān)模式電源時(shí)，電源制造商必須滿足政府(例如，聯(lián)邦通信委員會)和 客戶的電磁干擾(EMI)輻射要求。開關(guān)模式電源可使用脈寬調(diào)制(PWM)來控制可 將一電感器充電至所需電流的開關(guān)，例如功率晶體管，功率場效應(yīng)晶體管等。PWM 信號接通的時(shí)間越長，則通過控制開關(guān)來對電感器充電的時(shí)間越長，且可從開關(guān)模式 電源提供更大的電流。
在較大容量的開關(guān)模式電源中，功率晶體管會產(chǎn)生電磁干擾(EMI)。這些較大容 量的開關(guān)模式電源必須進(jìn)行試驗(yàn)并通過嚴(yán)格的EMI試驗(yàn)，以在某一長度的時(shí)間中限制 處于一特定頻率的射頻能量的量。如果開關(guān)模式電源不能符合這些EMI試驗(yàn)要求，則 它們不能得到相應(yīng)試驗(yàn)組織及/或政府機(jī)構(gòu)的認(rèn)證及/或型號驗(yàn)收。

發(fā)明內(nèi)容
在較大容量的開關(guān)模式電源中需要某種方式來限制在任一特定頻率下以長于所 需時(shí)間周期產(chǎn)生的EMI能量的量。
根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)例性實(shí)施例，具有脈寬調(diào)制(PWM)頻率抖動(dòng)的開關(guān)模式 電源可包括具有至少一功率開關(guān)元件的充電電路、耦合至充電電路并對其進(jìn)行控制的 PWM控制電路、及PWM頻率抖動(dòng)電路，其中PWM頻率抖動(dòng)電路可將可變頻率PWM 時(shí)鐘頻率更改成多個(gè)頻率中的每一頻率。PWM控制電路可具有一 PWM時(shí)間基準(zhǔn)電 路，其包括包含PWM周期值的周期寄存器、比較器、及PWM計(jì)數(shù)器，其中可通過 可變頻率PWM時(shí)鐘在PWM計(jì)數(shù)器中遞增PWM計(jì)數(shù)值，比較器可將PWM周期值與 PWM計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較，且當(dāng)PWM周期值與PWM計(jì)數(shù)值基本相等時(shí)，可將PWM計(jì) 數(shù)值復(fù)位。PWM頻率抖動(dòng)電路可包括滾動(dòng)計(jì)數(shù)器，其中每當(dāng)比較器將PWM計(jì)數(shù)器 中的PWM計(jì)數(shù)值復(fù)位時(shí)，滾動(dòng)計(jì)數(shù)器改變滾動(dòng)計(jì)數(shù)值；多路復(fù)用器，其具有多個(gè)輸 入和一輸出，其中所述輸出根據(jù)所述滾動(dòng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值耦合至多路復(fù)用器的多個(gè)輸 入的每一者；及多個(gè)頻率寄存器，多個(gè)頻率寄存器中的每一者可分別耦合至多路復(fù)用 器的多個(gè)輸入中的一者；其中多路復(fù)用器的輸出可耦合至可變頻率PWM時(shí)鐘的頻率
控制輸入，以便可使用存儲在多個(gè)頻率寄存器中的頻率值來確定可變頻率PWM時(shí)鐘 頻率。滾動(dòng)計(jì)數(shù)器可依序增加滾動(dòng)計(jì)數(shù)值直到最大的滾動(dòng)計(jì)數(shù)值為止，然后滾動(dòng)計(jì)數(shù) 器可復(fù)位到最小的滾動(dòng)計(jì)數(shù)值。滾動(dòng)計(jì)數(shù)值也可隨機(jī)改變。
根據(jù)本發(fā)明的另一具體實(shí)例性實(shí)施例，用于控制多個(gè)PWM時(shí)鐘頻率的脈寬調(diào)制
(PWM)頻率抖動(dòng)設(shè)備可包括滾動(dòng)計(jì)數(shù)器，其中每當(dāng)PWM計(jì)數(shù)值基本上等于PWM 計(jì)數(shù)值時(shí)，滾動(dòng)計(jì)數(shù)器改變滾動(dòng)計(jì)數(shù)值；多路復(fù)用器，其具有多個(gè)輸入和一輸出，其 中所述輸出根據(jù)滾動(dòng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值耦合至多路復(fù)用器的多個(gè)輸入的每一者；及多個(gè) 頻率寄存器，多個(gè)頻率寄存器中的每一者可分別耦合至多路復(fù)用器的多個(gè)輸入中的一 者；其中多路復(fù)用器的輸出可耦合至可變頻率PWM時(shí)鐘的頻率控制輸入，以便可使 用存儲在多個(gè)頻率寄存器中的頻率值來確定可變頻率PWM時(shí)鐘頻率。滾動(dòng)計(jì)數(shù)器可 依序增加滾動(dòng)計(jì)數(shù)值直到最大的滾動(dòng)計(jì)數(shù)值為止，然后滾動(dòng)計(jì)數(shù)器可復(fù)位到最小的滾 動(dòng)計(jì)數(shù)值。滾動(dòng)計(jì)數(shù)值也可隨機(jī)改變。
根據(jù)本發(fā)明的又一具體實(shí)例性實(shí)施例， 一種用于對一開關(guān)模式電源的脈寬調(diào)制
(PWM)時(shí)鐘頻率進(jìn)行頻率抖動(dòng)的方法可包括為PWM時(shí)鐘的每一頻率循環(huán)遞增 PWM計(jì)數(shù)值；將PWM計(jì)數(shù)值與周期值進(jìn)行比較，直到PWM計(jì)數(shù)值基本上與周期值 相同為止，然后將PWM計(jì)數(shù)值復(fù)位；每當(dāng)PWM計(jì)數(shù)值復(fù)位時(shí)，改變滾動(dòng)計(jì)數(shù)值； 根據(jù)滾動(dòng)計(jì)數(shù)值從多個(gè)頻率值中進(jìn)行選擇；及根據(jù)從多個(gè)頻率值中所選定的一個(gè)頻率 值來調(diào)節(jié)PWM時(shí)鐘的頻率。


結(jié)合附圖參照下文說明可更全面地理解本發(fā)明，在附圖中
圖1是由開關(guān)模式電源供電的電子系統(tǒng)的示意性方塊圖； 圖2是具有PWM頻率抖動(dòng)電路的開關(guān)模式電源的示意性方塊圖；及 圖3是根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)例性實(shí)施例，圖2所示PWM頻率抖動(dòng)電路的更為詳 細(xì)的示意性方塊圖。
盡管易于對本發(fā)明作出各種修改及替代形式，但在圖式中顯示并在本文中詳細(xì)闡 述其特定實(shí)例性實(shí)施例。然而，應(yīng)了解，本文對具體實(shí)例性實(shí)施例的闡述并非打算將
本發(fā)明限定于本文揭示的特定形式，而是相反，本發(fā)明欲覆蓋隨附權(quán)利要求書所界定 的所有修改及等效形式。
具體實(shí)施例方式
在開關(guān)模式電源中，功率晶體管可產(chǎn)生電磁干擾(EMI)。因此，需要限制EMI， 以符合客戶需要和政府規(guī)定。抖動(dòng)脈寬調(diào)制PWM周期可清除在某一頻率范圍內(nèi)的 EMI，從而降低任一頻率處的峰值EMI輻射。
現(xiàn)在參考這些圖式，其示意性地圖解說明一些實(shí)例性實(shí)施例的細(xì)節(jié)。在這些圖式
中，相同的元件將由相同的編號表示，且相似的元件將由帶有不同小寫字母后綴的相 同編號表示。
參考圖1，其繪示由開關(guān)模式電源供電的電子系統(tǒng)的示意性方塊圖。大體用編號
100表示的電子系統(tǒng)可包括電源，例如可為電子系統(tǒng)100的電子電路104提供工作電 壓和電流的開關(guān)模式電源102。開關(guān)模式電源102可將電源電壓106 (例如，120 VAC、 48VDC等)轉(zhuǎn)換成由電子電路104使用的所有所需的工作電壓。
參考圖2，其繪示具有PWM頻率抖動(dòng)電路的開關(guān)模式電源的示意性方塊圖。開 關(guān)模式電源102可包括充電電路210、 PWM控制電路208和PWM頻率抖動(dòng)電路212。 可由PWM控制電路208控制充電電路210。 PWM頻率抖動(dòng)電路212可改變至PWM 控制電路208的PWM時(shí)鐘頻率。充電電路可包括至少一個(gè)功率開關(guān)元件(未圖示)， 例如功率晶體管、功率場效應(yīng)晶體管等。
參考圖3，其繪示根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)例性實(shí)施例的PWM頻率抖動(dòng)電路212的 示意性方塊圖。PWM頻率抖動(dòng)電路212可包括具有周期寄存器320、比較器322和 PWM計(jì)數(shù)器324的PWM時(shí)間基準(zhǔn)電路326;滾動(dòng)計(jì)數(shù)器330、可變頻率振蕩器(VFO) 334、多路復(fù)用器332和其中存儲有頻率值的多個(gè)頻率寄存器336。這些頻率值可由用 戶指定。在比較器322中可比較周期寄存器320輸出338處的值和PWM計(jì)數(shù)器324 輸出342處的值，且當(dāng)它們基本上相等時(shí)，比較器322輸出340可使(在復(fù)位輸入346 處)PWM計(jì)數(shù)器324復(fù)位，并可遞增(在時(shí)鐘輸入328處)滾動(dòng)計(jì)數(shù)器330。比較器 322將PWM時(shí)間基準(zhǔn)計(jì)數(shù)器324與可存儲在周期寄存器320中的PWM周期值進(jìn)行比 較。PWM周期值可由用戶指定。當(dāng)PWM計(jì)數(shù)器324達(dá)到存儲在周期寄存器320中的 指定的最大計(jì)數(shù)值時(shí)，PWM周期已完成，且PWM時(shí)間基準(zhǔn)計(jì)數(shù)器324復(fù)位，因而 PWM循環(huán)可重新開始。
滾動(dòng)計(jì)數(shù)器330可按照多路復(fù)用器選擇輸入350所確定來控制多路復(fù)用器332的 哪一輸入耦合至其輸出348。根據(jù)多路復(fù)用器選擇輸入350處的選擇值，可將存儲在 所述多個(gè)頻率寄存器336的所選擇的一者中的頻率值應(yīng)用于VFO 334的頻率調(diào)節(jié)輸入 362。多路復(fù)用器332從含有可由用戶指定的一些頻率值的多個(gè)頻率寄存器336選擇所 需頻率值。所選擇的頻率值可控制VFO 334中的定時(shí)元件，例如RC振蕩器的電流源、 除以N鎖相環(huán)(PLL)等。然后VF0 334可產(chǎn)生具有基本上對應(yīng)于來自多個(gè)頻率寄存 器336中所選擇的一者的頻率值的頻率的PWM時(shí)鐘輸出354。 VFO 334將該時(shí)鐘信 號從PWM時(shí)鐘輸出354提供至PWM時(shí)間基準(zhǔn)326的PWM時(shí)間基準(zhǔn)計(jì)數(shù)器324。PWM 時(shí)鐘輸出354可通過PWM計(jì)數(shù)器324的時(shí)鐘輸入344來遞增PWM計(jì)數(shù)器324。
每當(dāng)PWM時(shí)間基準(zhǔn)326達(dá)到最大(終點(diǎn))計(jì)數(shù)時(shí)，可將滾動(dòng)計(jì)數(shù)器330計(jì)時(shí)(遞 增)。因此，在每一PWM循環(huán)的點(diǎn)處，PWM時(shí)鐘的頻率(VFO 334輸出354)改變 成存儲在多個(gè)頻率寄存器336中的頻率值的下一頻率值。滾動(dòng)計(jì)數(shù)器330還可包括偽 隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器，其中滾動(dòng)計(jì)數(shù)器330的計(jì)數(shù)值可以是隨機(jī)產(chǎn)生的在多路復(fù)用器332的 多路復(fù)用器選擇輸入350的位范圍(位的數(shù)量)之內(nèi)的數(shù)字。由于PWM時(shí)鐘的頻率(VFO 334輸出354)是變化的，所以來自開關(guān)功率晶體 管(未圖示)的輻射EMI能量分布在一頻率范圍內(nèi)。這便降低了在任一具體頻率處的 時(shí)間平均EMI能量，從而能夠更容易符合EMI規(guī)范。
雖然已參照本發(fā)明的實(shí)例性實(shí)施例來繪示、闡述及界定本發(fā)明各實(shí)施例，但此種 參照并不意味著限定本發(fā)明，且不應(yīng)推斷出存在此種限定。所揭示的標(biāo)的物能夠在形 式及功能上具有大量修改、改動(dòng)及等效形式，所屬相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本揭示內(nèi) 容將會聯(lián)想到此等修改、改動(dòng)及等效形式。所示及所述的本發(fā)明各實(shí)施例僅作為實(shí)例， 而并非是對本發(fā)明范圍的窮盡性說明。
權(quán)利要求
1、一種具有脈寬調(diào)制(PWM)頻率抖動(dòng)的開關(guān)模式電源，其包括充電電路，其包括至少一個(gè)功率開關(guān)元件；PWM控制電路，其耦合至所述充電電路并對其進(jìn)行控制；及PWM頻率抖動(dòng)電路，其中所述PWM頻率抖動(dòng)電路將可變頻率PWM時(shí)鐘頻率改變成多個(gè)頻率中的每一者。
2、 如權(quán)利要求1所述的開關(guān)模式電源，其中所述至少一個(gè)功率開關(guān)元件是至少 一個(gè)功率晶體管。
3、 如權(quán)利要求1所述的開關(guān)模式電源，其中所述至少一個(gè)功率開關(guān)元件是至少 一個(gè)功率場效應(yīng)晶體管。
4、 如權(quán)利要求1所述的開關(guān)模式電源，其中所述PWM控制電路具有PWM時(shí)間 基準(zhǔn)電路，其包括含有PWM周期值的周期寄存器；比較器；及PWM計(jì)數(shù)器，其中通過所述可變頻率PWM時(shí)鐘在所述PWM計(jì)數(shù)器中遞增PWM計(jì)數(shù)值， 所述比較器將所述PWM周期值與所述PWM計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較，并當(dāng)所述PWM 周期值與所述PWM計(jì)數(shù)值基本上相等時(shí)，將所述PWM計(jì)數(shù)值復(fù)位。
5、 如權(quán)利要求4所述的開關(guān)模式電源，其中所述PWM頻率抖動(dòng)電路包括 滾動(dòng)計(jì)數(shù)器，其中每當(dāng)所述比較器將所述PWM計(jì)數(shù)器中的所述PWM計(jì)數(shù)值復(fù)位時(shí)，所述滾動(dòng)計(jì)數(shù)器改變滾動(dòng)計(jì)數(shù)值；多路復(fù)用器，其具有多個(gè)輸入和一輸出，其中所述輸出根據(jù)所述滾動(dòng)計(jì)數(shù)器的計(jì) 數(shù)值耦合至所述多路復(fù)用器的所述多個(gè)輸入中的每一者；及多個(gè)頻率寄存器，所述多個(gè)頻率寄存器中的每一者分別耦合至所述多路復(fù)用器的 所述多個(gè)輸入中的相應(yīng)一者；其中所述多路復(fù)用器的所述輸出耦合至所述可變頻率PWM時(shí)鐘的頻率控制輸 入，以便使用存儲在所述多個(gè)頻率寄存器中的頻率值來確定所述可變頻率PWM時(shí)鐘 頻率。
6、 如權(quán)利要求5所述的開關(guān)模式電源，其中所述滾動(dòng)計(jì)數(shù)器依序增加所述滾動(dòng) 計(jì)數(shù)值直到處于最大的滾動(dòng)計(jì)數(shù)值為止，然后將所述滾動(dòng)計(jì)數(shù)值復(fù)位至最小的滾動(dòng)計(jì) 數(shù)值。
7、 如權(quán)利要求5所述的開關(guān)模式電源，其中所述滾動(dòng)計(jì)數(shù)值隨機(jī)改變。
8、 如權(quán)利要求1所述的開關(guān)模式電源，其中所述可變頻率PWM時(shí)鐘包括阻容 (RC)電路。
9、 如權(quán)利要求1所述的開關(guān)模式電源，其中所述可變頻率PWM時(shí)鐘包括除以N 鎖相環(huán)電路。
10、 一種用于控制多個(gè)PWM時(shí)鐘頻率的脈寬調(diào)制(PWM)頻率抖動(dòng)設(shè)備，所述 PWM抖動(dòng)設(shè)備包括滾動(dòng)計(jì)數(shù)器，其中每當(dāng)PWM計(jì)數(shù)值基本上等于PWM計(jì)數(shù)值時(shí)，所述滾動(dòng)計(jì)數(shù) 器改變滾動(dòng)計(jì)數(shù)值；多路復(fù)用器，其具有多個(gè)輸入和一輸出，其中所述輸出根據(jù)所述滾動(dòng)計(jì)數(shù)器的計(jì) 數(shù)值耦合至所述多路復(fù)用器的所述多個(gè)輸入中的每一者；及多個(gè)頻率寄存器，所述多個(gè)頻率寄存器中的每一者分別耦合至所述多路復(fù)用器的所述多個(gè)輸入中的相應(yīng)一者；其中所述多路復(fù)用器的所述輸出耦合至可變頻率PWM時(shí)鐘的頻率控制輸入，以 便使用存儲在所述多個(gè)頻率寄存器中的頻率值來確定所述可變頻率PWM時(shí)鐘頻率。
11、 如權(quán)利要求10所述的PWM頻率抖動(dòng)設(shè)備，其中所述滾動(dòng)計(jì)數(shù)器依序增加所 述滾動(dòng)計(jì)數(shù)值，直到處于最大的滾動(dòng)計(jì)數(shù)值為止，然后將所述滾動(dòng)計(jì)數(shù)值復(fù)位至最小 的滾動(dòng)計(jì)數(shù)值。
12、 如權(quán)利要求10所述的PWM頻率抖動(dòng)設(shè)備，其中所述滾動(dòng)計(jì)數(shù)值隨機(jī)改變。
13、 一種用于對開關(guān)模式電源的脈寬調(diào)制(PWM)時(shí)鐘頻率進(jìn)行頻率抖動(dòng)的方 法，所述方法包括針對PWM時(shí)鐘的每一頻率循環(huán)遞增PWM計(jì)數(shù)值；將所述PWM計(jì)數(shù)值與周期值進(jìn)行比較，直到所述PWM計(jì)數(shù)值基本上與所述周 期值相同為止，然后將所述PWM計(jì)數(shù)值復(fù)位；每當(dāng)所述PWM計(jì)數(shù)值復(fù)位時(shí)，改變滾動(dòng)計(jì)數(shù)值； 根據(jù)所述滾動(dòng)計(jì)數(shù)值從多個(gè)頻率值中進(jìn)行選擇；及 根據(jù)所述多個(gè)頻率值中的所選定的一者來調(diào)整所述PWM時(shí)鐘的頻率。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述改變所述滾動(dòng)計(jì)數(shù)值的步驟包括如下 步驟依序遞增所述滾動(dòng)計(jì)數(shù)器值直到處于最大滾動(dòng)計(jì)數(shù)值為止，然后將所述滾動(dòng)計(jì) 數(shù)值復(fù)位至最小滾動(dòng)計(jì)數(shù)值。
15、 如權(quán)利要求13所述的開關(guān)模式電源，其中所述改變所述滾動(dòng)計(jì)數(shù)值的步驟 包括如下步驟隨機(jī)改變所述滾動(dòng)計(jì)數(shù)值。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種開關(guān)模式電源，其具有脈寬調(diào)制(PWM)時(shí)鐘頻率的PWM頻率抖動(dòng)。所述PWM頻率抖動(dòng)電路可根據(jù)多個(gè)頻率中的每一頻率來改變PWM時(shí)鐘的頻率。PWM時(shí)間基準(zhǔn)電路可包括含有PWM周期值的周期寄存器、比較器和PWM計(jì)數(shù)器，其中可通過可變頻率PWM時(shí)鐘在所述PWM計(jì)數(shù)器中遞增PWM計(jì)數(shù)值，所述比較器可將PWM周期值與PWM計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較，且當(dāng)PWM周期值與PWM計(jì)數(shù)值基本上相等時(shí)，可將PWM計(jì)數(shù)值復(fù)位。PWM頻率抖動(dòng)電路可包括滾動(dòng)計(jì)數(shù)器，其中每當(dāng)比較器將PWM計(jì)數(shù)器中的PWM計(jì)數(shù)值復(fù)位時(shí)，滾動(dòng)計(jì)數(shù)器改變滾動(dòng)計(jì)數(shù)值；多路復(fù)用器，其具有多個(gè)輸入和一輸出，其中所述輸出根據(jù)所述滾動(dòng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值耦合至多路復(fù)用器的所述多個(gè)輸入中的每一者；和多個(gè)頻率寄存器，所述多個(gè)頻率寄存器中的每一者可分別耦合至多路復(fù)用器的所述多個(gè)輸入中的相應(yīng)一者；其中多路復(fù)用器的輸出可耦合至可變頻率PWM時(shí)鐘的頻率控制輸入，以便可使用存儲在所述多個(gè)頻率寄存器中的頻率值來確定可變頻率PWM時(shí)鐘頻率。
文檔編號H02M3/156GK101116239SQ200680004174
公開日2008年1月30日 申請日期2006年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月30日
發(fā)明者布賴恩·克里斯 申請人:密克羅奇普技術(shù)公司